(57)【要約】【課題】  線材を伸線加工するためのダイヤモンドダイスにおいて、穴の最小直径が２０μｍ以下のような極細線用のダイスであっても、高精度な穴加工のできるダイヤモンドダイスを提供する。【解決手段】  線径２０μｍ以下の線材加工用の穴を有するダイヤモンドと、前記ダイヤモンドが固定されたケース部材と、前記ダイヤモンドを前記ケース部材に固定する固定部材とからなるダイヤモンドダイスであって、前記ダイヤモンドの穴の出口側は、バックリリーフのみで形成する。また前記ダイヤモンドは単結晶ダイヤモンドを用い、前記ケース部材を前記穴の入口側に設け、前記穴の出口側に固定部材を設けて前記ダイヤモンドを固定する構造とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
線径２０μｍ以下の線材加工用の穴を有するダイヤモンドと、前記ダイヤモンドが固定されたケース部材と、前記ダイヤモンドを前記ケース部材に固定する固定部材とからなるダイヤモンドダイスであって、
前記ダイヤモンドの穴の出口側は、バックリリーフのみで形成されることを特徴とするダイヤモンドダイス。
【請求項２】
前記ダイヤモンドは単結晶ダイヤモンドであることを特徴とする請求項１記載のダイヤモンドダイス。
【請求項３】
前記ケース部材を前記穴の入口側に設け、前記穴の出口側に固定部材を設けて前記ダイヤモンドを固定したことを特徴とする請求項１記載のダイヤモンドダイス。
【請求項４】
前記固定部材は、前記ケース部材よりヤング率の高い焼結合金であることを特徴とする請求項３記載のダイヤモンドダイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線材の伸線加工を行うためのダイスに関するもので、特に加工部位にダイヤモンドを用い、線径が２０μｍ以下の超極細線を伸線加工するために用いられるダイヤモンドダイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、線材の伸線加工用として、ダイスが用いられており、特に精度や寿命を重視する加工においては、加工部位に天然ダイヤモンドを使用したもの、人造単結晶ダイヤモンドを使用したもの、さらにはダイヤモンド焼結体を使用したものなどが用いられている。これらのダイヤモンドダイスは、図３に示すようにダイヤモンドがステンレス鋼などの金属製のケース部材に一体に固定され、その固定には焼結合金などの固定部材が用いられており、ダイヤモンドの部分には、線材を通して伸線加工するための穴が形成されている。この構造は、ＪＩＳＢ４１３２やＪＩＳＢ４１３３にも記載されているが、穴の出口側を下にしたダイヤモンドをカップ型のケース部材の凹部内に載置し、固定部材としてケース部材の凹部内のダイヤモンドの周囲に金属粉末を充填し、これを焼結させた焼結合金を設けるようにしたものである。穴の加工方法は、例えば、レーザにより穿孔を行い研磨針を用いて超音波研磨を行う方法により穴の内面を所定の形状に仕上げるものがある。また、穴の形状は、図４に示すように線材の入口側から順に、ベル、アプローチ、リダクション、ベアリング、バックリリーフ、エクジットの各部分が形成されており、伸線加工後の線材の径はベアリング部で決定される。このようなダイヤモンドダイスの一例として、ベアリングの内径Ｄが５０μｍ以下のダイヤモンドダイスで、エクジットを凹形の曲面で形成し、リダクションの角度を１０〜１６度、ベアリングの長さを０．２Ｄ〜０．７Ｄ、バックリリーフの角度を１０〜２０度としたものがある。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００２−１０２９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで最近、例えばプリント基板への印刷用ネットに用いる線材として、２０μｍ以下のような極細線の要求が出始めている。このような線材の伸線加工を行うため、上記のダイヤモンドダイスでベアリングの直径を２０μｍ以下としたものを製作しようとすると、以下のような問題がある。すなわち、ベルからエクジットまでの各形状を設けようとすると、ダイヤモンドの厚みが５００μｍ程度は必要になり、このような厚みのものに最小直径が２０μｍ以下のような極細径の穴の研磨加工をするのは容易ではなく、高精度な研磨加工ができないという問題があった。さらに、ベルからエクジットまで加工部位が多いと、加工不良が発生しやすく加工の手間も増えるため、歩留まりやコストの面でも問題が発生する。従って、本発明のダイヤモンドダイスは、穴の最小直径が２０μｍ以下のような極細線用のダイスであっても、高精度な穴加工のできるダイヤモンドダイスを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の問題を解決するために、本発明のダイヤモンドダイスでは、以下のような特徴を有する。
第１の特徴として、線径２０μｍ以下の線材加工用の穴を有するダイヤモンドと、前記ダイヤモンドを保持するケース部材と、前記ダイヤモンドを前記ケース部材に固定する固定部材とからなるダイヤモンドダイスであって、
前記ダイヤモンドの穴の出口側は、バックリリーフのみで形成されることである。
【０００５】
ダイヤモンドに形成された穴の出口側をバックリリーフのみで形成しエクジットをなくしたことにより、ダイヤモンドの厚みを薄くすることができ、ベアリングの研磨加工を高精度に行うことが可能になる。特に、穴の出口側からベアリング部までの距離が極めて短くなり、高精度研磨加工に大きく貢献する。一般的にエクジットはダイヤモンドの穴の出口側の強度を確保するために必要とされている。しかしながら、本発明のように線径が２０μｍ以下の伸線加工においては、ベアリング部にかかる抵抗は小さくダイヤモンドが割れることがないので、エクジットがなくても十分使用に耐えうることが判明した。このことから、出口側はエクジットをなくしバックリリーフのみとしたことで高精度な研磨加工を容易にしたものである。
【０００６】
第２の特徴として、前記ダイヤモンドは単結晶ダイヤモンドとしたことである。
【０００７】
ダイヤモンドダイスとしては、焼結ダイヤモンドを用いたものもあるが、線径が２０μｍ以下のような極細線のものでは、単結晶ダイヤモンドを用いることが望ましい。これは、焼結ダイヤモンドの場合、焼結体を構成するダイヤモンドの粒径が大きく１μｍ単位の加工ができないので、高精度加工が困難なためである。
【０００８】
第３の特徴として、前記ケース部材を前記穴の入口側に設け、前記穴の出口側に固定部材を設けて前記ダイヤモンドを固定したことである。
【０００９】
前述のように、従来の一般的なダイヤモンドダイスはカップ状のケース部材にダイヤモンドの穴の出口側が接するように配置され、その後穴の入口側に固定部材を設けて固定されている。これに対し、本発明のダイヤモンドダイスでは、ケース部材に対してダイヤモンドの上下が逆になるように配置した上で固定されている。このようにすることで、伸線加工時にダイヤモンドにかかる抵抗は固定部材で受けることになり、固定部材の材料を適宜選択することでダイヤモンドからの応力により弾性変形することがなくなり、強固にダイヤモンドを保持できる。このようにダイヤモンドを保持することでエクジットがなくてもダイヤモンドが割れる問題をより効果的に防止することができる。
【００１０】
第４の特徴として、前記固定部材は、前記ケース部材よりヤング率の高い焼結合金としたことである。焼結合金とすることで、ダイヤモンドと固定部材とは密着した状態にできるので、ダイヤモンドからの応力をより均一に分散して受けることができる。ケース部材は外径の加工を容易にするなどの目的でヤング率を低めにしておき、少なくともダイヤモンドにかかる応力を受ける部分の固定部材のヤング率をできるだけ高くすることで、加工性とダイヤモンドの割れ防止の効果を最大限に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のダイヤモンドダイスは、穴の出口側のエクジットをなくしバックリリーフのみとしたので、ダイヤモンドの厚みを薄くすることができ、線径２０μｍ以下のような極細線のベアリング部であっても高精度な研磨加工を行うができる。また、ダイヤモンドが受ける伸線加工時の応力を固定部材で受けることにより、固定部材を適宜選択してダイヤモンドの受ける応力で弾性変形しにくい材料とすることができ、ダイヤモンドが割れるのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に本発明のダイヤモンドダイスの断面を、図２に本発明のダイヤモンドダイスのダイヤモンドに形成された穴周辺の部分拡大断面を表す。図１を参照して、ダイヤモンド１は固定部材２によりケース部材３に固定されることにより保持されている。ケース部材３は金属製であり、例えばステンレス鋼が用いられる。固定部材２は焼結合金などからなり、ダイヤモンド１をケース部材３にセットした後、合金粉末を充填し焼結することでダイヤモンド１がケース部材３に固定される。焼結合金を用いる場合、ダイヤモンド１も同時に加熱するため、ヤング率をできるだけ高くでき、しかもできるだけ低温で液相が出るような成分のものが好ましい。例えば、Ｎｉ主体の成分にＣｕ、Ａｇ、Ｓｎなどを混合したものが使用できる。
【００１３】
図２を参照して、ダイヤモンド１には穴が形成されており、上が入口側、下が出口側で、ダイヤモンド１の入口側の面がケース部材３と接するように固定されており、入口側の面以外の面は固定部材２と接している。従って、出口側の面は固定部材２により保持されている。線材を伸線加工する際には入口側から線材を供給し、伸線加工時にダイヤモンド１にかかる抵抗は固定部材２で受けるようになっている。ダイヤモンド１の穴は、入口側から順にベル１ａ、アプローチ１ｂ、リダクション１ｃ、ベアリング１ｄ、バックリリーフ１ｅが形成されている。なお、図２及び図４で穴の形状について、穴の各部がわかりやすいように直線で示してあるが、実際には緩やかな曲面で形成されており、穴の各部の境界部も滑らかな曲面で形成されている。
【実施例１】
【００１４】
本発明のダイヤモンドダイスとして、以下のものを製作し、金線の伸線加工を行った（以下、本発明例１と記す）。ステンレス鋼からなるカップ状のケース部材３の凹部に所定の形状に研磨加工した厚み０．４ｍｍの単結晶ダイヤモンドからなるダイヤモンド１を載置し、凹部に金属粉末を充填した。この金属粉末は、Ｎｉ主体の成分にＣｕ、Ａｇ、Ｓｎを添加したものである。これを炉に入れて焼結を行い、一体物とした。次に、一体物の中央部の表裏両側にテーパー状の凹部を切削加工により形成した。この加工により、ダイヤモンド１の入口側および出口側の面の一部が露出した状態となった。次に、レーザ加工により、ダイヤモンド１に最小の直径が１０μｍの穴を形成した。この穴を形成するのに、ダイヤモンド１のケース部材３と接している側が入口側となるように加工した。そして所定の形状にするとともにベアリング部の直径を１５μｍにするため、遊離砥粒を用いて研磨加工を行った。
【００１５】
また、比較のためにエクジットを有するダイヤモンドダイスも製作した（以下、比較例と記す）。製作方法については上記の本発明例１での加工にエクジットの加工も加えたものであり、ダイヤモンドダイスについてはダイヤモンドの厚みや穴の形状が異なるだけである。表１に穴の部分の各サイズを示す。なお、この表での長さとは、ダイヤモンド１の厚み方向の長さを表す。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
上記の本発明例１と比較例とを製作した結果、加工中にダイヤモンドが割れるなどの不良は本発明例１が比較例の約１／３であり、本発明例１は穴部の高精度な加工ができたので所定の公差に収まる精度のものは本発明例１が比較例の約３倍であった。
【実施例２】
【００１８】
次に、本発明のダイヤモンドダイスの第２の例として、上記本発明例１のダイヤモンドダイスとはケース部材３と固定部材２の位置が逆になったものを製作した（以下、本発明例２と記す）。ダイヤモンド１、固定部材２、ケース部材３の位置関係は図３に示したものと同じである。製作方法は、本発明例１と大部分において同様であり、レーザ加工によりダイヤモンド１に穴を形成するのに、ダイヤモンド１の固定部材２と接している側が入口側となるように加工する点が異なるのみである。
【００１９】
本発明例１と本発明例２のダイヤモンドダイスを用いて、伸線加工を行った結果、伸線加工時にダイヤモンドが割れるものは本発明例１では発生しなかったが、本発明例２では僅かに発生した。このことから、ダイヤモンドをヤング率の高い固定部材で保持することにより、ダイヤモンドが割れるのを防止できる効果がより高いことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、伸線加工を行うダイヤモンドダイスにおいて特に伸線加工径の小さい極細線加工用ダイヤモンドダイスに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のダイヤモンドダイスを示した断面図。
【図２】本発明のダイヤモンドダイスのダイヤモンドに形成した穴周辺の拡大部分断面図。
【図３】従来のダイヤモンドダイスを示した断面図。
【図４】従来のダイヤモンドダイスのダイヤモンドに形成した穴周辺の拡大部分断面図。
【符号の説明】
【００２２】
１  ダイヤモンド
２  固定部材
３  ケース部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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